Pufry a titrace
Přihlásit se
Pufry a titrace (14/17) · 14:48

Titrace slabé zásady silnou kyselinou 2 V pokračování videa o titraci slabé zásady silnou kyselinou si ukážeme, jak vypočítat pH v bodě ekvivalence a za bodem ekvivalence.

Navazuje na Kyseliny a zásady.
V minulém videu jsme se dívali na titrační křivku titrace slabé zásady silnou kyselinou. Spočítali jsme pH ve dvou různých bodech titrační křivky. Zjistili jsme pH před přidáním kyseliny. To bylo přímo tady. Spočítali jsme to v části a) našeho zadání. A v části b) jsme našli pH poté, co jsme přidali 20 ml kyseliny. Tento bod je na titrační křivce tady. A spočítali jsme pH v části b). V části c) je naším cílem najít pH po přidání 40 ml 0,1M roztoku HCl. Kkolik molů kyseliny jsme tentokrát přidali? Koncentrace HCl je 0,1 mol/l neboli 1 M roztok HCl. Molarita jsou moly lomeno litry. Takže kolik molů kyseliny jsme přidali? Přidali jsme 40 mililitrů, což je, když posuneme desetinnou čárku o 1,2,3, 0,04 litru. Přidali jsme 0,04 litru a můžeme vypočítat moly. Látkové množství HCl se bude rovnat 0,1 krát 0,04. 0,1 krát 0,04 se rovná 0,004. Tolik molů HCl jsme přidali. Můžete se na to dívat jako na H⁺ a Cl⁻. Pokud máte 0,004 molů HCl, pak máte stejné množství molů H⁺. Nebo to můžete považovat za H⁺ a H₂O, z čehož vznikne H₃O⁺, hydroxoniový ion. Takže máte také 0,004 molů H₃O⁺. Kolik molů amoniaku jsme měli na začátku? Počáteční koncentrace byla 0,1 mol/l, takže koncentrace amoniaku na začátku byla rovna 0,1 mol na litr. Přípomínám, že molarita jsou moly lomeno litry. Začínali jsme se 40 ml amoniaku, což je 0,04 litrů. Takže jsme začínali se 40 ml nebo 0,04 litru. Abychom spočítali moly amoniaku, provedeme stejný výpočet jako předtím. 0,1 krát 0,04, což se rovná 0,004 molů amoniaku, moly NH₃. Kyselina, kterou jsme při titraci přidali, bude reagovat se zásadou, která tam byla na počátku. Zapišme si tedy neutralizační reakci. Můžeme to zapsat jako NH₃ plus H₃O⁺. Amoniak NH₃ plus hydroxoniový ion H₃O⁺, H₃O⁺ je naše kyselina. Předá proton amoniaku a když amoniak přijme proton, změní se na NH₄⁺. A pokud H₃O⁺ předá proton, zbude z něj H₂O. To je jeden ze způsobů zápisu reakce. Další možnost, jak to zapsat, je NH₃ plus HCl. Zapišme si také tuto možnost. Takže amoniak plus HCl. HCl daruje proton NH₃, což nám dá NH₄⁺. Jakmile HCl odštěpí proton, vznikne Cl⁻, chloridový anion, konjugovaná báze. Takže to bude NH₄⁺ plus Cl⁻. Zapišme si teď kolik molů kyseliny máme. Přidali jsme 0,004 molu kyseliny. Napišme si sem tedy 0,004, jako moly přidané kyseliny. A množství zásady, která byla na počátku, je také rovno 0,004 molů. Udělám si tu místo. Začali jsme s 0,004 moly zásady. Pokud se podíváte na molární poměr, je to 1 ku 1. Takže teď jsme přidali dost kyseliny na to, aby kompletně zreagovala se zásadou, která tam byla na počátku. Takže tohle vyjadřuje bod ekvivalence naší titrace. Tohle je bod ekvivalence naší titrace, protože jsme teď přidali dostatek kyseliny, aby úplně zreagovala s veškerou zásadou. Veškerá tato kyselina zreaguje? Takže spotřebujeme všechno toto a to spotřebuje všechnu zásadu, která tam byla. Všechna zásada zreaguje s kyselinou a ztratíme tedy všech 0,004 molů NH₃. Takže nám zbude 0. Amoniak se přemění na amonný kation, NH₄⁺. A pokud začneme s 0 u NH₄⁺, všechno co ubude u amoniaku zároveň přibude u NH₄⁺. Takže když ztratíme 0,004 molů amoniaku, přesně tolik molů amonného kationtu získáme. Získáme tedy 0,04 molů NH₄⁺. Poté, co přidáme kyselinu, budeme mít 0,004 molů NH₄⁺. To bude v našem bodě ekvivalence. Máme tu tedy amonný kationt. Jaká bude jeho koncentrace? Koncentrace, zase opakuji, se rovná moly lomeno litry. Máme 0,004 molů NH₄⁺. zapišme si 0,004 molů NH₄⁺. Jaký je teď celkový objem? Podívejme se nahoru na zadání. Začali jsme se 40 mililitry a přidali jsme dalších 40. Takže 40 plus 40 je 80 mililitrů. Neboli 0,08 litrů. Náš celkový objem je tedy 0,08 litrů. Napišme si to sem. 0,08 litrů. 0,004 děleno 0,08 je rovno 0,05. Takže naše koncentrace je 0,05 mol/l, to je koncentrace přítomného NH₄⁺. Amonný kation je slabá kyselina. Amonný kation může reagovat s vodou, která je přítomná. Napišme si teď tuto reakci. Takže NH₄⁺ bude reagovat s vodou. A amonný kation se bude chovat jako kyselina. Daruje vodě proton. Pokud NH₄⁺ daruje proton H₂O, H₂O se změní na H₃O⁺, neboli hydroxoniový kation. A pokud od NH₄⁺ odštěpíte proton, zbude vám NH₃, amoniak. Amonný kation tedy reaguje s vodou a to bude mít vliv na pH. NH₄⁺ reaguje s vodou, ale chloridový anion s vodou nijak významně nereaguje. Takže se o něj nemusíme starat, na rozdíl od NH₄⁺, které ovlivní pH. A náš cíl je to pH vypočítat. Udělejme si tady víc místa a zapišme si naši původní koncentraci NH₄⁺, což je 0,05 mol/l. Takže původní koncentrace NH₄⁺ je 0,05 mol/l. A znovu opakuji, u těchto příkladů, které se týkají rovnováhy slabé kyseliny, uvažujeme, že začínáme s nulovou koncentrací produktů. A ubude určité množství amonného kationtu. Určitá část amonného kationtu zreaguje s vodou. Takže nám ubude "X". A cokoli ubude z amonného kationtu se přemění na amoniak. Pokud ztratíme X z množství amonného kationtu, stejné množství získáme pro NH₃, pro amoniak. A je to také stejné množství H₃O⁺. Při rovnováze budeme mít 0,05 minus X pro koncentraci NH₄⁺. Koncentrace H₃O⁺ bude X. A koncentrace NH₃ bude také X. Pojďme dále. Tohle se chová jako kyselina. NH₄⁺ daruje proton vodě, takže pro rovnovážnou konstantu tady napíšeme Ka. Ka se rovná koncentraci produktů lomeno reaktantů, takže máme koncentraci H₃O⁺, což je X, krát koncentrace NH₃, což je taky X, lomeno koncentrace NH₄⁺, což je 0,05 minus X. Ka pro amonný kation jsme počítali v dřívějším videu a spočítali jsme 5,6 krát 10⁻¹⁰. To se rovná X krát X, to je X na druhou, a 0,05 minus X, pokud je X velice malá koncentrace, 0,05 minus X je přibližně rovno 0,05, takže tady napíšeme 0,05, abychom si zjednodušili výpočet. Vytáhneme si kalkulačku a vypočítáme X. 5,6 krát 10⁻¹⁰. Vynásobíme to 0,05 a potom to celé odmocníme a vyřešíme X. X se rovná 5,3 krát 10⁻⁶. Zapišme si to. X se rovná 5,3 krát 10⁻⁶. A podíváme se zpátky nahoru, co vlastně X znamená. X vyjadřuje koncentraci hydroxoniových iontů v rovnováze. Takže to bude koncentrace H₃O⁺. Udělali jsme spoustu práce a posledním úkolem je najít to pH. A teď, když jsme vypočítali koncentraci hydroxoniových kationtů. pH je jen záporný logaritmus této hodnoty. Záporný logaritmus 5,3 krát 10⁻⁶. Vytáhneme si kalkulačku a počítejme. Máme záporný logaritmus 5,3 krát 10⁻⁶. a dostaneme pH rovno 5,28, když to zaokrouhlíme. Naše pH je tedy 5,28. V bodě ekvivalence je tedy náš roztok kyselý. Má pH 5,28. Zkusme to najít na titrační křivce. Přidali jsme 40 ml kyseliny a pH je 5,28. Řekněme, že 5,28 je tady. Takže to je část c) našeho zadání. pH se rovná 5,28 v bodě ekvivalence. A konečně část d). Naším cílem je najít pH poté, co jsme přidali 60 mililitrů 0,1 M roztoku HCl. Kolik molů kyseliny jsme tentokrát přidali? Zjistíme to pomocí molarity, která je 0,1 mol/l HCl. A molární koncentrace jsou moly lomeno litry. Takže přidáváme 60 mililitrů, což je 0,06 litrů. To je tedy 0,06 litrů, vyřešíme moly. 0,1 krát 0,06 se rovná 0,006. Tolik molů HCl jsme přidali. HCl je H⁺ a Cl⁻, takže to můžeme považovat za 0,006 molů H⁺ nebo přidat proton k vodě a vznikne hydroxoniový kation, H₃O⁺. Takže 0,006 molů kyseliny a vzpomeňte si, v části c) jsme potřebovali 0,004 molů kyseliny, aby úplně zreagovala s amoniakem. Takže v tomto bodě teď ztratíme 0,004 molů, protože tolik jich zreaguje s amoniakem. Kolik nám zbude? Poté, co zreaguje naše kyselina s amoniakem, nám zůstane 0,002 molů té kyseliny. Tolik teď máme v roztoku. Protože chceme najít pH, musíme zjistit koncentraci hydroxoniových kationtů. Koncentrace hydroxoniových kationtů se bude rovnat moly, co je 0,002, lomeno objemem roztoku. Objem bude 40 ml plus 60 ml, což je 100 ml. To je náš celkový objem. 100 ml je 0,1 litru, takže tady máme 0,1. Tady máme 0,1 litrů. A můžeme vypočítat koncentraci hydroxoniových kationtů. 0,002 děleno 0,1 nám dá koncentraci hydroxoniových kationtů, která se rovná 0,0200 mol na litr. Takže můžeme spočítat pH, protože pH je rovno zápornému logaritmu koncentrace hydroxoniových kationtů. Záporný logaritmus 0,0200, vytáhneme si kalkulačku, se rovná… Záporný logaritmus 0,0200 se rovná 1,699, takže naše pH je rovno 1,699, zaokrouhlete si to jak budete chtít. Můžeme třeba říct 1,70, abychom si to zjednodušili, abychom si zjednodušili to číslo. Takže přibližně 1,7. Poté, co jsme přidali 60 ml kyseliny, takže na titrační křivce, přidali jsme 60 ml kyseliny, takže jsme někde tady a naše pH je velice blízko 1,7, takže teď už jsme za bodem ekvivalence na naší titrační křivce.
video